[發明專利]基于IIR濾波器的數字核脈沖信號高斯成形方法

有效

• 申請號: 201410066240.1
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN103777228A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 葛青;葛良全;羅耀耀
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: G01T1/36
• 分類號: G01T1/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及放射性測量中數字核脈沖信號的高斯成形，尤其涉及一種基于無限沖激響應（IIR）濾波器的數字核脈沖信號高斯成形方法。

背景技術

核能譜測量技術作為一種對物質成分進行分析的重要方法，由于準確、靈敏、無損等特點，在眾多領域中得到廣泛應用。在傳統的核能譜測量儀器中，為了提高信噪比以及滿足后級電路對信號波形的需要，常用模擬Sallen-Key濾波器將模擬核脈沖信號濾波成形為準高斯波形。由于數字濾波成形可避免模擬濾波器固有的溫度漂移、噪聲、電壓漂移等問題，數字濾波成形技術的研究引起了科研工作者的密切關注。基于IIR濾波器實現對數字核脈沖信號的濾波成形處理，在濾除噪聲的同時，可用較低的階數將數字核脈沖信號濾波成形為準高斯信號。

發明內容

本發明的目的在于公開一種基于IIR濾波器的數字核脈沖信號高斯成形方法，該方法克服了核脈沖信號模擬高斯成形的不足，在濾除噪聲的同時，用較低的階數將數字核脈沖信號濾波成形為準高斯信號，解決了核脈沖的數字高斯成形需求。

本發明是通過以下技術方案實現的，具體包括以下步驟：

根據模擬高斯成形系統的電路，得到系統電路輸入信號與輸出信號的微分方程，將微分方程在時域中進行求解，獲得模擬高斯成形系統的單位沖激響應，對單位沖激響應進行傅里葉變換，得到模擬高斯成形系統的頻率響應；

根據模擬高斯成形系統的頻率響應的幅度譜，確定IIR數字濾波器的設計指標，即IIR數字濾波器的通帶截止頻率、阻帶截止頻率、通帶最大衰減、阻帶最小衰減；

確定所需濾波器的類型（巴特沃斯濾波器、切比雪夫I型濾波器、切比雪夫II型濾波器、橢圓濾波器）；

根據選擇的濾波器的類型以及設計指標，在MATLAB中計算出對應的IIR數字濾波器的系統函數的系數，得到IIR數字濾波器的系統函數；

用IIR數字濾波器對數字核脈沖信號進行處理，實現數字核脈沖信號高斯成形。

與現有技術相比，本發明的一個或多個實施例可以具有如下優點：

有效克服模擬高斯成形系統的不足，用較低的階數實現對數字核脈沖信號的濾波成形，成形后的波形具有較好的準高斯特性。

本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明

附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例共同用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是基于IIR濾波器的數字核脈沖信號高斯成形方法流程圖；

圖2是模擬高斯成形系統的電路原理圖；

圖3是模擬高斯成形系統頻率響應的幅度譜；

圖4是實測核脈沖信號濾波成形后的波形圖。

具體實施方式

容易理解，根據本發明的技術方案，在不變更本發明的實質精神下，本領域的一般技術人員可以提出本發明的多個結構方式和制作方法。因此以下具體實施方式以及附圖僅是本發明的技術方案的具體說明，而不應當視為本發明的全部或者視為本發明技術方案的限定或限制。

下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述。

如圖1所示，為基于IIR濾波器的數字核脈沖信號高斯成形方法，該方法包括以下步驟：

步驟10?根據模擬高斯成形系統的電路，得到系統電路輸入信號與輸出信號的微分方程，在時域中推導出模擬高斯成形系統的沖激響應，在對其進行傅里葉變換，得到模擬高斯成形系統的頻率響應，即模擬Sallen-Key濾波器的頻率響應，包括如下步驟A1-C1：

A1?根據模擬Sallen-Key濾波器的電路原理圖（如圖2所示），列出圖中輸入信號f(t)與輸出信號y(t)之間的數學關系為:

????????????????(1)?

?????B1?根據（1）式列出特征方程為：?

???(2)

解特征方程，得到特征根為：

????(3)

則模擬高斯成形系統的單位沖激響應為：

???(4)

C1?對（4）式進行傅里葉變換，得到模擬高斯成形系統的頻率響應H(Ω)為：

??????(5)。